在化學(xué)教學(xué)中滲透綠色化學(xué)理念的思考

　　【摘要】根據(jù)綠色化學(xué)的含義及當(dāng)前環(huán)境污染狀況，在化學(xué)教學(xué)中把綠色化學(xué)滲透到理論教學(xué)中、實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，從而減少環(huán)境污染，保護(hù)自然環(huán)境，使學(xué)生認(rèn)識到綠色化學(xué)對人類生存和可持續(xù)發(fā)展的重要性。
　　【關(guān)鍵詞】綠色化學(xué)　環(huán)境　實(shí)驗(yàn)
　　
　　理念的內(nèi)涵是一種思想認(rèn)識觀念。綠色化學(xué)理念是人們在社會發(fā)展、生產(chǎn)建設(shè)、科學(xué)研究、生態(tài)保護(hù)等實(shí)踐中產(chǎn)生和形成的一種全新的思想認(rèn)識、發(fā)展觀念及超前意識。它具有導(dǎo)向性、調(diào)節(jié)和評鑒功能，引導(dǎo)著人類生產(chǎn)活動的方向，影響著人類的生存與生產(chǎn)環(huán)境，也決定著人類社會的可持續(xù)發(fā)展。綠色化學(xué)又稱環(huán)境無害化學(xué)、環(huán)境友好化學(xué)、清潔化學(xué)。是指設(shè)計(jì)和研究沒有或者有盡可能小的環(huán)境副作用，并且在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上可行的化學(xué)品和化學(xué)過程。其最大的特點(diǎn)在于它是在化學(xué)品和化學(xué)過程的始端就實(shí)現(xiàn)污染預(yù)防的科學(xué)手段，因而過程和終端均為零排放或零污染。主張?jiān)谕ㄟ^化學(xué)轉(zhuǎn)換獲取新物質(zhì)的過程中充分利用每個原子。反應(yīng)物中原子全部轉(zhuǎn)化為欲制得的產(chǎn)物，即原子利用率為100％，具有“原子經(jīng)濟(jì)性”，因此它既能充分利用資源，又能實(shí)現(xiàn)預(yù)防污染。
　　
　　化學(xué)是一門與人類生活息息相關(guān)且有著很大社會需求的自然學(xué)科。然而隨著環(huán)境污染的加劇，很多人對化學(xué)產(chǎn)生了恐懼感。特別是近幾年出現(xiàn)的“瘦肉精”、“三聚氰胺”等危害人民群眾生命健康的事件，使化學(xué)品幾乎成了“有毒”、“有害”的代名詞。隨之帶來的社會倫理、道德、政策、法律等問題也愈加引起了人們的關(guān)注。綠色化學(xué)則給人類鋪設(shè)了一條從根本上解決這些問題的必由之路，向人類展示了發(fā)展科學(xué)，造福人類，但不以犧牲環(huán)境為代價的新的化學(xué)境界，它追求的是化學(xué)的完美，使化學(xué)變得更為清潔、更為經(jīng)濟(jì)、更加美好。因此作為化學(xué)教育工作者。如何在教學(xué)中滲透綠色化學(xué)理念，培養(yǎng)學(xué)生尊重自然，追求人與自然和諧發(fā)展的意識，是擺在我們面前義不容辭的責(zé)任和義務(wù)，具體應(yīng)從以下幾方面入手。
　　
　　一、理論教學(xué)中滲透綠色化學(xué)內(nèi)容
　　
　　1　培養(yǎng)學(xué)生綠色化學(xué)意識
　　意識是行動的先導(dǎo)，意識決定著行動的方向。在教學(xué)中要注意向?qū)W生灌輸環(huán)境保護(hù)和科學(xué)的發(fā)展觀對整個社會和諧健康發(fā)展所起的關(guān)鍵作用，把環(huán)境污染的典型事例自然生動地滲透到化學(xué)教學(xué)中，如廣東省的酸雨、松花江水體污染事件等，讓學(xué)生體驗(yàn)到污染給人們帶來的危害，培養(yǎng)學(xué)生對環(huán)境保護(hù)的責(zé)任感。對某些物質(zhì)的性質(zhì)進(jìn)行描述時，可同時指出其危害性及解決辦法，如在講解“硫及其化合物的性質(zhì)”時，可有意識地引導(dǎo)學(xué)生分析酸雨形成的原因、途徑、成分及其危害。啟發(fā)學(xué)生想象并設(shè)計(jì)出減少酸雨形成的方案及采取的具體措施；在講“氮的氧化物”時，穿插汽車尾氣的排放、氮氧化物造成的光化學(xué)煙霧的危害，使學(xué)生認(rèn)識到綠色化學(xué)對人類生存和可持續(xù)發(fā)展的重要性。
　　2　結(jié)合“原子經(jīng)濟(jì)性”設(shè)計(jì)綠色化學(xué)反應(yīng)
　　綠色化學(xué)的核心內(nèi)容之一是原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)，即充分利用反應(yīng)物中的各個原子，既能充分利用資源，又能防止污染?！霸咏?jīng)濟(jì)”概念最早是由美國斯坦福大學(xué)Trost教授提出的，理想的原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)是原料分子中的原子百分之百地轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物，不產(chǎn)生副產(chǎn)物或廢物，實(shí)現(xiàn)廢物的“零排放”，他用原子利用率衡量反應(yīng)的原子經(jīng)濟(jì)性。原子利用率的含義是指化學(xué)反應(yīng)中目標(biāo)產(chǎn)物的相對分子質(zhì)量與全部生成物的相對分子質(zhì)量總和的比值。理想的原子利用率是100％，按照綠色化學(xué)的要求，所有化學(xué)反應(yīng)必須是：最大限度利用原料、最大限度減少廢物排放，即提高原子利用率。所以在教學(xué)中結(jié)合有關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)引導(dǎo)學(xué)生盡量通過多種途徑去設(shè)計(jì)合成路線，然后選出制備相同量的目標(biāo)產(chǎn)物時，反應(yīng)物用量、副產(chǎn)物都最少，污染又最小的合成路線，這就是原子利用率最高的反應(yīng)途徑。
　　例如，要求學(xué)生以銅、硫酸、水、空氣為原料，設(shè)計(jì)化學(xué)反應(yīng)制取硫酸銅，并且用綠色化學(xué)的觀點(diǎn)分析哪種方法最佳。學(xué)生主要設(shè)計(jì)出下列兩種方案：
　　分析上表可知，從理論上制取2摩爾硫酸銅，方案(1)消耗硫酸的量最多，生成的污染物最多，原子利用率低，是最差的方案。方案(2)消耗硫酸的量最少，沒有污染環(huán)境的氣體，原子利用率高，是最佳的方案。
　　
　　二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)中滲透綠色化學(xué)內(nèi)容
　　
　　化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)教學(xué)中必不可少的重要環(huán)節(jié)。由于學(xué)生實(shí)驗(yàn)所用的化學(xué)試劑種類多，污染成分復(fù)雜，累積效應(yīng)不容忽視，在加上不少學(xué)校實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的廢棄物未能做很好的處理。為此我們必須清醒意識到減少化學(xué)實(shí)驗(yàn)污染及對污染物進(jìn)行處理的緊迫性和重要性。
　　1　推廣微型化實(shí)驗(yàn)
　　微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)，它是指“以微小量的試劑，在微型化的儀器裝置中進(jìn)行的化學(xué)實(shí)驗(yàn)”。這里所說的“微小量”約為常量化學(xué)實(shí)驗(yàn)中試劑用量的十分之一甚至更少。有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，所用藥品種類多、分量大，實(shí)驗(yàn)中可盡量改用點(diǎn)滴板替代試管做實(shí)驗(yàn)，如：醛酮與2，4二硝基苯肼的反應(yīng)、酚類與三氯化鐵的顯色反應(yīng)等，1～2滴即可得到明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。對于滴定分析法可采用微型滴定，如：生理鹽水中氯化鈉含量的測定——莫爾法，當(dāng)硝酸銀濃度降至0.05mol／L時，其測定誤差和偏差均達(dá)到分析要求，生成的磚紅色鉻酸銀沉淀仍很好辨認(rèn)，試劑用量大大減少。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)具有節(jié)省試劑、減少污染、縮短實(shí)驗(yàn)時間等優(yōu)點(diǎn)，還可以起到激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新思維，強(qiáng)化環(huán)保觀念等積極作用。
　　2　模擬化學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)
　　常規(guī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)不可避免地消耗大量藥品和產(chǎn)生一些廢棄物，對那些藥品消耗量大或易燃易爆且操作不易控制或必須使用較多有害試劑的實(shí)驗(yàn)，可采用多媒體進(jìn)行模擬化學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)。多媒體模擬化學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)軟件對實(shí)驗(yàn)裝置、過程、現(xiàn)象進(jìn)行模擬，再輔助動畫等多媒體技術(shù)，讓學(xué)生身臨其境，全方位感受實(shí)驗(yàn)的動態(tài)過程。這樣既節(jié)約實(shí)驗(yàn)成本，避免使用昂貴、有毒有害試劑，也適合易燃易爆、造成環(huán)境破壞的實(shí)驗(yàn)：又能讓學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、方法，觀測到真實(shí)的現(xiàn)象，也能得到準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。如電解飽和食鹽水的實(shí)驗(yàn)，會產(chǎn)生氯氣，同時學(xué)生對離子的移動缺乏理解，如果用電腦三維動畫從微觀的角度詮釋微粒的運(yùn)動，并顯示兩級的變化，效果比實(shí)驗(yàn)好。從根本上實(shí)現(xiàn)整個實(shí)驗(yàn)過程的綠色化。
　　3　實(shí)驗(yàn)中“三廢”的回收處理和利用
　　化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的廢氣、廢液、廢渣的處理應(yīng)根據(jù)“變廢為寶、化害為利、分別處理”的原則，首先考慮回收利用，然后根據(jù)廢棄物的性質(zhì)，分別采用可行的物理、化學(xué)或生物方法進(jìn)行處理。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)應(yīng)設(shè)有廢酸、廢堿桶和多種廢液回收瓶，嚴(yán)格要求分類回收、妥善保存，達(dá)到一定數(shù)量后集中處理。
　　廢氣：少量的有毒廢氣可通過通風(fēng)櫥或通風(fēng)管道經(jīng)空氣稀釋后排放；大量的有毒有害廢氣必須經(jīng)過適宜的液體吸收劑吸收、氧化或分解等方法處理后，才能排放。如二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮等氣體可用導(dǎo)管導(dǎo)入水中，使其生成相應(yīng)的水溶液；有的氣體可用堿液吸收，如氯氣、溴蒸氣等有害氣體。將其導(dǎo)入6mol／L氫氧化鈉溶液中，生成相應(yīng)的鹽。
　　廢液：不含有毒離子的廢酸廢堿液，達(dá)到一定數(shù)量時，相互中和，調(diào)節(jié)pH值到中性左右排放；對含有鉛、鎘等重金屬離子的廢液，可采用堿液沉淀法，使這些金屬離子轉(zhuǎn)變?yōu)闅溲趸锘蛱妓猁}沉淀，放置一夜，過濾收集濾渣，檢驗(yàn)濾液中不含相應(yīng)的重金屬離子，即可排放；含有機(jī)溶劑的廢液，能回收的有機(jī)溶劑應(yīng)定期蒸餾回收，不能回收的有機(jī)溶劑應(yīng)做無害化處理。廢渣：盡可能回收利用，無法回收利用的有毒廢渣要與水泥混合凝固后，遠(yuǎn)離生活區(qū)深埋或用焚燒法處理。
　　隨著科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展和人民生活水平的提高，環(huán)境污染也在加劇，環(huán)境污染問題越來越成為世界各國共同關(guān)注的話題。在化學(xué)教學(xué)中通過培養(yǎng)綠色化學(xué)意識，將綠色化學(xué)滲透到化學(xué)反應(yīng)中、實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，相信在大家的不懈努力下，環(huán)境污染問題必將得到一定程度的改